சமீபத்தில், ரஷ்ய அறிவியல் அகாடமியின் பயன்பாட்டு இயற்பியல் நிறுவனம், எக்ஸ்ட்ரீம் லைட் ஸ்டடிக்கான எக்ஸ்ட்ரீம் சென்டர் (XCELS) ஐ அறிமுகப்படுத்தியது, இது மிகவும் அடிப்படையிலான பெரிய அறிவியல் சாதனங்களுக்கான ஆராய்ச்சித் திட்டமாகும்.உயர் சக்தி லேசர்கள். இந்தத் திட்டத்தில் மிகவும் கட்டுமானம் அடங்கும்உயர் சக்தி லேசர்பெரிய துளை பொட்டாசியம் டைடியூட்டீரியம் பாஸ்பேட் (DKDP, வேதியியல் சூத்திரம் KD2PO4) படிகங்களில் ஆப்டிகல் பாராமெட்ரிக் சிர்ப்டு பல்ஸ் பெருக்க தொழில்நுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது, எதிர்பார்க்கப்படும் மொத்த வெளியீடு 600 PW உச்ச சக்தி பருப்புகள். இந்த வேலை XCELS திட்டம் மற்றும் அதன் லேசர் அமைப்புகள் பற்றிய முக்கியமான விவரங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி கண்டுபிடிப்புகளை வழங்குகிறது, இது பயன்பாடுகள் மற்றும் தீவிர-வலுவான ஒளி புல தொடர்புகளுடன் தொடர்புடைய சாத்தியமான தாக்கங்களை விவரிக்கிறது.
உச்ச சக்தியை அடைவதற்கான ஆரம்ப இலக்காக XCELS திட்டம் 2011 இல் முன்மொழியப்பட்டது.லேசர்200 PW துடிப்பு வெளியீடு, தற்போது 600 PW ஆக மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது.லேசர் அமைப்புமூன்று முக்கிய தொழில்நுட்பங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டது:
(1) பாரம்பரிய சிர்ப்டு பல்ஸ் ஆம்ப்ளிஃபிகேஷன் (சிர்ப்டு பல்ஸ் ஆம்ப்ளிஃபிகேஷன், OPCPA) தொழில்நுட்பத்திற்குப் பதிலாக ஆப்டிகல் பாராமெட்ரிக் சிர்ப்டு பல்ஸ் ஆம்ப்ளிஃபிகேஷன் (OPCPA) தொழில்நுட்பம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. CPA) தொழில்நுட்பம்;
(2) DKDP ஐ ஆதாய ஊடகமாகப் பயன்படுத்தி, 910 nm அலைநீளத்திற்கு அருகில் அல்ட்ரா வைட்பேண்ட் கட்டப் பொருத்தம் உணரப்படுகிறது;
(3) ஆயிரக்கணக்கான ஜூல்களின் துடிப்பு ஆற்றலைக் கொண்ட ஒரு பெரிய துளை நியோடைமியம் கண்ணாடி லேசர் ஒரு அளவுரு பெருக்கியை பம்ப் செய்யப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அல்ட்ரா-வைட்பேண்ட் கட்டப் பொருத்தம் பல படிகங்களில் பரவலாகக் காணப்படுகிறது மற்றும் OPCPA ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. DKDP படிகங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை நடைமுறையில் காணப்படும் ஒரே பொருள், அவை பத்து சென்டிமீட்டர் துளை வரை வளர்க்கப்படலாம் மற்றும் அதே நேரத்தில் பல-PW சக்தியின் பெருக்கத்தை ஆதரிக்க ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய ஒளியியல் குணங்களைக் கொண்டுள்ளன.லேசர்கள். ND கண்ணாடி லேசரின் இரட்டை அதிர்வெண் ஒளியால் DKDP படிகத்தை உந்தும்போது, பெருக்கப்பட்ட துடிப்பின் கேரியர் அலைநீளம் 910 nm ஆக இருந்தால், அலை திசையன் பொருத்தமின்மையின் டெய்லர் விரிவாக்கத்தின் முதல் மூன்று சொற்கள் 0 ஆக இருப்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது.
படம் 1 என்பது XCELS லேசர் அமைப்பின் திட்ட அமைப்பாகும். முன் முனை 910 nm (படம் 1 இல் 1.3) மைய அலைநீளத்துடன் கூடிய சிர்ப் செய்யப்பட்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் துடிப்புகளையும், OPCPA பம்ப் செய்யப்பட்ட லேசரில் (படம் 1 இல் 1.1 மற்றும் 1.2) செலுத்தப்பட்ட 1054 nm நானோசெகண்ட் துடிப்புகளையும் உருவாக்கியது. முன் முனை இந்த துடிப்புகளின் ஒத்திசைவையும், தேவையான ஆற்றல் மற்றும் இடஞ்சார்ந்த தற்காலிக அளவுருக்களையும் உறுதி செய்கிறது. அதிக மறுநிகழ்வு விகிதத்தில் (1 Hz) செயல்படும் ஒரு இடைநிலை OPCPA, சிர்ப் செய்யப்பட்ட துடிப்பை பத்து ஜூல்களாக பெருக்குகிறது (படம் 1 இல் 2). துடிப்பு பூஸ்டர் OPCPA ஆல் ஒற்றை கிலோஜூல் கற்றையாக மேலும் பெருக்கப்பட்டு 12 ஒத்த துணை-கற்றைகளாக பிரிக்கப்படுகிறது (படம் 1 இல் 4). இறுதி 12 OPCPA இல், 12 சிர்ப் செய்யப்பட்ட ஒளி துடிப்புகளில் ஒவ்வொன்றும் கிலோஜூல் நிலைக்கு (படம் 1 இல் 5) பெருக்கப்பட்டு பின்னர் 12 சுருக்க கிராட்டிங்குகளால் சுருக்கப்படுகிறது (படம் 1 இல் 6 இன் GC). குழு வேக பரவல் மற்றும் உயர் வரிசை பரவலை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த, ஒலியியல்-ஒளியியல் நிரல்படுத்தக்கூடிய சிதறல் வடிகட்டி முன் முனையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் சாத்தியமான மிகச்சிறிய துடிப்பு அகலத்தைப் பெறலாம். துடிப்பு நிறமாலை கிட்டத்தட்ட 12-வது-வரிசை சூப்பர்காஸின் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அதிகபட்ச மதிப்பில் 1% இல் நிறமாலை அலைவரிசை 150 nm ஆகும், இது ஃபோரியர் உருமாற்ற வரம்பு துடிப்பு அகலமான 17 fs உடன் ஒத்திருக்கிறது. முழுமையற்ற சிதறல் இழப்பீடு மற்றும் அளவுரு பெருக்கிகளில் நேரியல் அல்லாத கட்ட இழப்பீட்டின் சிரமத்தைக் கருத்தில் கொண்டு, எதிர்பார்க்கப்படும் துடிப்பு அகலம் 20 fs ஆகும்.
XCELS லேசர் இரண்டு 8-சேனல் UFL-2M நியோடைமியம் கண்ணாடி லேசர் அதிர்வெண் இரட்டிப்பாக்கும் தொகுதிகளைப் பயன்படுத்தும் (படம் 1 இல் 3), இதில் 13 சேனல்கள் பூஸ்டர் OPCPA ஐ பம்ப் செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றும் 12 இறுதி OPCPA ஐ பம்ப் செய்யப் பயன்படுத்தப்படும். மீதமுள்ள மூன்று சேனல்கள் சுயாதீன நானோ விநாடி கிலோஜூல் துடிப்பாகப் பயன்படுத்தப்படும்.லேசர் மூலங்கள்மற்ற சோதனைகளுக்கு. DKDP படிகங்களின் ஒளியியல் முறிவு வரம்பால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது, பம்ப் செய்யப்பட்ட துடிப்பின் கதிர்வீச்சு தீவிரம் ஒவ்வொரு சேனலுக்கும் 1.5 GW/cm2 ஆக அமைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் கால அளவு 3.5 ns ஆகும்.
XCELS லேசரின் ஒவ்வொரு சேனலும் 50 PW சக்தியுடன் துடிப்புகளை உருவாக்குகிறது. மொத்தம் 12 சேனல்கள் 600 PW மொத்த வெளியீட்டு சக்தியை வழங்குகின்றன. பிரதான இலக்கு அறையில், சிறந்த நிலைமைகளின் கீழ் ஒவ்வொரு சேனலின் அதிகபட்ச கவனம் செலுத்தும் தீவிரம் 0.44×1025 W/cm2 ஆகும், இது F/1 கவனம் செலுத்தும் கூறுகள் கவனம் செலுத்துவதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன என்று வைத்துக்கொள்வோம். ஒவ்வொரு சேனலின் துடிப்பும் பிந்தைய சுருக்க நுட்பத்தால் 2.6 fs ஆக மேலும் சுருக்கப்பட்டால், தொடர்புடைய வெளியீட்டு துடிப்பு சக்தி 230 PW ஆக அதிகரிக்கப்படும், இது 2.0×1025 W/cm2 ஒளி தீவிரத்திற்கு ஒத்திருக்கும்.
அதிக ஒளி தீவிரத்தை அடைய, 600 PW வெளியீட்டில், 12 சேனல்களில் உள்ள ஒளி துடிப்புகள் படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, தலைகீழ் இருமுனை கதிர்வீச்சின் வடிவவியலில் குவிக்கப்படும். ஒவ்வொரு சேனலிலும் துடிப்பு கட்டம் பூட்டப்படாவிட்டால், குவிய தீவிரம் 9×1025 W/cm2 ஐ அடையலாம். ஒவ்வொரு துடிப்பு கட்டமும் பூட்டப்பட்டு ஒத்திசைக்கப்பட்டால், ஒத்திசைவான விளைவாக வரும் ஒளி தீவிரம் 3.2×1026 W/cm2 ஆக அதிகரிக்கப்படும். முக்கிய இலக்கு அறைக்கு கூடுதலாக, XCELS திட்டத்தில் 10 பயனர் ஆய்வகங்கள் வரை உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் சோதனைகளுக்கு ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட கற்றைகளைப் பெறுகின்றன. இந்த மிகவும் வலுவான ஒளி புலத்தைப் பயன்படுத்தி, XCELS திட்டம் நான்கு வகைகளில் சோதனைகளை மேற்கொள்ள திட்டமிட்டுள்ளது: தீவிர லேசர் புலங்களில் குவாண்டம் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ் செயல்முறைகள்; துகள்களின் உற்பத்தி மற்றும் முடுக்கம்; இரண்டாம் நிலை மின்காந்த கதிர்வீச்சின் உருவாக்கம்; ஆய்வக வானியற்பியல், அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி செயல்முறைகள் மற்றும் கண்டறியும் ஆராய்ச்சி.
படம் 2 பிரதான இலக்கு அறையில் வடிவவியலை மையப்படுத்துதல். தெளிவுக்காக, பீம் 6 இன் பரவளைய கண்ணாடி வெளிப்படையானதாக அமைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு பீம்கள் இரண்டு சேனல்கள் 1 மற்றும் 7 ஐ மட்டுமே காட்டுகின்றன.
சோதனை கட்டிடத்தில் உள்ள XCELS லேசர் அமைப்பின் ஒவ்வொரு செயல்பாட்டு பகுதியின் இடஞ்சார்ந்த அமைப்பை படம் 3 காட்டுகிறது. மின்சாரம், வெற்றிட பம்புகள், நீர் சுத்திகரிப்பு, சுத்திகரிப்பு மற்றும் ஏர் கண்டிஷனிங் ஆகியவை அடித்தளத்தில் அமைந்துள்ளன. மொத்த கட்டுமானப் பகுதி 24,000 மீ2 க்கும் அதிகமாகும். மொத்த மின் நுகர்வு சுமார் 7.5 மெகாவாட் ஆகும். சோதனைக் கட்டிடம் ஒரு உள் வெற்று ஒட்டுமொத்த சட்டகம் மற்றும் ஒரு வெளிப்புறப் பகுதியைக் கொண்டுள்ளது, ஒவ்வொன்றும் இரண்டு துண்டிக்கப்பட்ட அடித்தளங்களில் கட்டப்பட்டுள்ளன. வெற்றிடம் மற்றும் பிற அதிர்வு-தூண்டும் அமைப்புகள் அதிர்வு-தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அடித்தளத்தில் நிறுவப்பட்டுள்ளன, இதனால் அடித்தளம் மற்றும் ஆதரவு மூலம் லேசர் அமைப்புக்கு பரவும் இடையூறின் வீச்சு 1-200 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் வரம்பில் 10-10 கி2/ஹெர்ட்ஸுக்கும் குறைவாகக் குறைக்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, தரை மற்றும் உபகரணங்களின் சறுக்கலை முறையாகக் கண்காணிக்க லேசர் மண்டபத்தில் புவிசார் குறிப்பு குறிப்பான்களின் நெட்வொர்க் அமைக்கப்பட்டுள்ளது.
XCELS திட்டம் மிக உயர்ந்த உச்ச சக்தி லேசர்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு பெரிய அறிவியல் ஆராய்ச்சி வசதியை உருவாக்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. XCELS லேசர் அமைப்பின் ஒரு சேனல் 1024 W/cm2 ஐ விட பல மடங்கு அதிக கவனம் செலுத்தும் ஒளி தீவிரத்தை வழங்கக்கூடும், இது பிந்தைய சுருக்க தொழில்நுட்பத்துடன் 1025 W/cm2 ஐ விட அதிகமாக இருக்கலாம். லேசர் அமைப்பில் உள்ள 12 சேனல்களிலிருந்து இருமுனை-கவனம் செலுத்தும் துடிப்புகளால், பிந்தைய சுருக்கம் மற்றும் கட்ட பூட்டுதல் இல்லாமல் கூட 1026 W/cm2 க்கு நெருக்கமான தீவிரத்தை அடைய முடியும். சேனல்களுக்கு இடையிலான கட்ட ஒத்திசைவு பூட்டப்பட்டிருந்தால், ஒளி தீவிரம் பல மடங்கு அதிகமாக இருக்கும். இந்த சாதனை படைக்கும் துடிப்பு தீவிரங்கள் மற்றும் பல-சேனல் கற்றை அமைப்பைப் பயன்படுத்தி, எதிர்கால XCELS வசதி மிக அதிக தீவிரம், சிக்கலான ஒளி புல விநியோகங்களுடன் சோதனைகளைச் செய்ய முடியும், மேலும் பல-சேனல் லேசர் கற்றைகள் மற்றும் இரண்டாம் நிலை கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தி தொடர்புகளைக் கண்டறிய முடியும். இது மிகவும் வலுவான மின்காந்த புல சோதனை இயற்பியல் துறையில் ஒரு தனித்துவமான பங்கை வகிக்கும்.
இடுகை நேரம்: மார்ச்-26-2024